Transport de gaz en milieux poreux engendré par un gradient de température

Expérimentalement nous utilisons un milieu poreux modèle constitué de 3600 capillaires (D= 6 microns, L=5 cm) placés en parallèle et soumis à un écart de température contrôlé. Le banc expérimental est constitué d’un réservoir et un capteur de pression à chaque extrémité de l’échantillon ainsi qu’un capteur différentiel entre les réservoirs. La régulation de la température se fait par une résistance électrique de puissance contrôlée placé sur un de deux extrémités de l’échantillon, et un bain thermostaté froid de l’autre côté. Plusieurs thermocouples sont utilisés pour évaluer le profil de température dans le dispositif.

Les 2 réservoirs sont connectés par un by-pass pilotable. Le protocole expérimental comprend plusieurs phases. La première consiste à attendre le régime stationnaire quand le bypass est ouvert. Lorsque celui-ci est atteint, le bypass est fermé. Les pressions dans les 2 réservoirs sont identiques à cet instant. L’écoulement du gaz sous l’effet du gradient de température induit un transfert de masse du réservoir froid vers le réservoir chaud qui se traduit par l’apparition d’un différentiel de pression. Ce gradient de pression produit une force motrice opposée à celle du gradient de température ("thermal creep") qui réduit progressivement le transfert de masse net d’un réservoir vers l’autre. En régime établi, l’écart de pression atteint un maximum appelé "différence de pression thermomoléculaire". Le temps caractéristique d’établissement est le deuxième paramètre caractérisant ce comportement. Les deux paramètres dépendent de la nature du gaz et de la géométrie du poreux ainsi que du niveau de raréfaction.

Nous présentons l’analyse des premiers résultats expérimentaux obtenus en Argon ainsi que leur comparaison avec les approches analytiques connues pour les tubes et la modélisation numérique du système. Des pistes d’amélioration de la qualité de mesures sont proposés.

Work In Progress